Φωτοδιέγερση
αγγλικά : Photoexcitation
γαλλικά :
γερμανικά :
Η Φωτοδιέγερση είναι η παραγωγή μιας διεγερμένης κατάστασης ενός κβαντικού συστήματος με απορρόφηση φωτονίων. Η διεγερμένη κατάσταση προέρχεται από την αλληλεπίδραση μεταξύ ενός φωτονίου και του κβαντικού συστήματος. Τα φωτόνια μεταφέρουν ενέργεια που καθορίζεται από τα μήκη κύματος του φωτός που μεταφέρει τα φωτόνια. [1] Αντικείμενα που εκπέμπουν φως με μεγαλύτερα μήκη κύματος, εκπέμπουν φωτόνια με λιγότερη ενέργεια. Σε αντίθεση με αυτό, το φως με μικρότερα κύματα εκπέμπει φωτόνια με περισσότερη ενέργεια. Ένα μικρότερο μήκος κύματος θα μεταφέρει περισσότερη ενέργεια στο κβαντικό σύστημα από τα μεγαλύτερα μήκη κύματος.
Στην ατομική και μοριακή κλίμακα η φωτοδιέγερση είναι η φωτοηλεκτροχημική διαδικασία διέγερσης ηλεκτρονίων με απορρόφηση φωτονίων, όταν η ενέργεια του φωτονίου είναι πολύ χαμηλή για να προκαλέσει φωτοιονισμό. Η απορρόφηση του φωτονίου πραγματοποιείται σύμφωνα με την κβαντική θεωρία του Planck.
Η Φωτοδιέγερση παίζει ρόλο στον φωτοισομερισμό και αξιοποιείται με διάφορες τεχνικές:
- Τα φωτοευαίσθητα ηλιακά κύτταρα χρησιμοποιούν τη φωτοδιέγερση εκμεταλλεύοντάς τα σε φθηνότερα φθηνά ηλιακά κύτταρα μαζικής παραγωγής. [2] Τα ηλιακά κύτταρα βασίζονται σε μια μεγάλη επιφάνεια για να πιάσουν και να απορροφήσουν όσο το δυνατόν περισσότερα φωτόνια υψηλής ενέργειας. Τα μικρότερα μήκη κύματος είναι πιο αποτελεσματικά για τη μετατροπή ενέργειας σε σύγκριση με τα μεγαλύτερα μήκη κύματος, καθώς τα μικρότερα μήκη κύματος μεταφέρουν φωτόνια που είναι πιο πλούσια σε ενέργεια. Συνεπώς, το φως που περιέχει μικρότερα μήκη κύματος προκαλεί μεγαλύτερη και λιγότερο αποτελεσματική μετατροπή ενέργειας σε ηλιακά κύτταρα ευαισθητοποιημένα με βαφή.
- φωτοχημεία
- φωταύγεια
- Τα οπτικά αντλημένα λέιζερ χρησιμοποιούν φωτοδιέγερση με τέτοιο τρόπο ώστε τα διεγερμένα άτομα στα λέιζερ να έχουν ένα τεράστιο κέρδος άμεσου χασματος που απαιτείται για τα λέιζερ. [3] Η πυκνότητα που απαιτείται για την αναστροφή του πληθυσμού στην ένωση Ge, ένα υλικό που χρησιμοποιείται συχνά σε λέιζερ, πρέπει να γίνει 1020 cm − 3, και αυτό αποκτάται μέσω φωτοδιέγερσης. Η φωτοδιέγερση αναγκάζει τα ηλεκτρόνια στα άτομα να πηγαίνουν σε μια διεγερμένη κατάσταση. Τη στιγμή που η ποσότητα ατόμων στην κατάσταση διέγερσης είναι υψηλότερη από την ποσότητα στην κανονική κατάσταση του εδάφους, εμφανίζεται η αναστροφή του πληθυσμού. Η αντιστροφή, όπως αυτή που προκαλείται με γερμάνιο, επιτρέπει στα υλικά να λειτουργούν ως λέιζερ.
- φωτοχρωμικές εφαρμογές. Ο φωτοχρωματισμός προκαλεί μετασχηματισμό δύο μορφών ενός μορίου απορροφώντας ένα φωτόνιο. [4] Για παράδειγμα, το μόριο BIPS (2Η-1-βενζοπυραν-2,2-ινδολίνες) μπορεί να μετατραπεί από trans σε cis και πίσω απορροφώντας ένα φωτόνιο. Οι διαφορετικές μορφές σχετίζονται με διαφορετικές ζώνες απορρόφησης. Σε μορφή cis του BIPS, η ζώνη παροδικής απορρόφησης έχει τιμή 21050 cm − 1, σε αντίθεση με τη ζώνη από το trans-form, που έχει τιμή 16950 cm − 1. Τα αποτελέσματα ήταν οπτικά ορατά, όπου το BIPS σε πηκτές μετατράπηκε από άχρωμη εμφάνιση σε καφέ ή ροζ χρώμα μετά από επανειλημμένη έκθεση σε δέσμη αντλίας UV υψηλής ενέργειας. Τα φωτόνια υψηλής ενέργειας προκαλούν μετασχηματισμό στο μόριο BIPS κάνοντας το μόριο να αλλάξει τη δομή του.
Στην πυρηνική κλίμακα η φωτοδιέγερση περιλαμβάνει την παραγωγή συντονισμού νουκλεονίου και δέλτα βαρυονίου στους πυρήνες.
βιβλιογραφικές αναφορές
Pelc, J. S.; Ma, L.; Phillips, C. R.; Zhang, Q.; Langrock, C.; Slattery, O.; Tang, X.; Fejer, M. M. (2011-10-17). "Long-wavelength-pumped upconversion single-photon detector at 1550 nm: performance and noise analysis". Optics Express. 19 (22): 21445–56. Bibcode:2011OExpr..1921445P. doi:10.1364/oe.19.021445. ISSN 1094-4087. PMID 22108994.
Law, Matt; Greene, Lori E.; Johnson, Justin C.; Saykally, Richard; Yang, Peidong (2005-05-15). "Nanowire dye-sensitized solar cells". Nature Materials. 4 (6): 455–459. Bibcode:2005NatMa...4..455L. doi:10.1038/nmat1387. ISSN 1476-1122. PMID 15895100.
Carroll, Lee; Friedli, Peter; Neuenschwander, Stefan; Sigg, Hans; Cecchi, Stefano; Isa, Fabio; Chrastina, Daniel; Isella, Giovanni; Fedoryshyn, Yuriy; Faist, Jérôme (2012-08-01). "Direct-Gap Gain and Optical Absorption in Germanium Correlated to the Density of Photoexcited Carriers, Doping, and Strain". Physical Review Letters. 109 (5): 057402. Bibcode:2012PhRvL.109e7402C. doi:10.1103/physrevlett.109.057402. ISSN 0031-9007. PMID 23006206.
PRESTON, D.; POUXVIEL, J.-C.; NOVINSON, T.; KASKA, W. C.; DUNN, B.; ZINK, J. I. (1990-09-11). "ChemInform Abstract: Photochromism of Spiropyrans in Aluminosilicate Gels". ChemInform. 21 (37). doi:10.1002/chin.199037109. ISSN 0931-7597.
Hellenica World - Scientific Library
Από τη ελληνική Βικιπαίδεια http://el.wikipedia.org . Όλα τα κείμενα είναι διαθέσιμα υπό την GNU Free Documentation License
